E001-1 ANALISIS LATCH UP PADA SATELIT MIKRO MENGGUNAKAN DATA TELEMETRI

(1)

TELEMETRI

Pengoperasian sebuah satelit seperti satelit mikro merupakan pekerjaan yang harus dilakukan secara terus-menerus untuk memantau kinerja dan kesehatan satelit. Kesehatan dan kinerja satelit yang beredar pada orbitnya dapat dilakukan dengan mengamati data telemetri hasil penjejakan yang kita terima pada stasiun bumi. Dari data telemetri ini dapat dianalisis kesehatan kinerja satelit berupa data temperatur, data arus satelit, data tegangan panel surya dan data lainnya.

Kata kunci: data telemetri,tracking, satelit mikro, kesehatan satelit

Pendahuluan

Sebuah satelit yang telah berhasil diluncurkan pada orbitnya harus dilakukan pemantauan tentang kinerja operasi dan kesehatan satelit tersebut. Hal ini dilakukan dengan cara tracking

(penjejakan) satelit sebagai bentuk pengoperasian satelit pada orbitnya sekaligus pemantauan kesehatan satelit guna menghindari terjadinya latch up, dimana hasil penjejakan ini berupa data temperatur, data arus satelit dan data tegangan panel surya. Dari data tersebut dapat dipantau kebutuhan konsumsi daya yang dibutuhkan satelit agar dapat bekerja secara optimal. Tujuan penelitian dari analisis ini adalah pertama, untuk memantau kinerja operasional dan kesehatan satelit. Kedua, untuk menganalisis dan mempelajari data telemetri tentang temperatur dan konsumsi arus dan tegangan yang dibutuhkan satelit dan ketiga, untuk menghindari terjadinya latch up pada satelit dengan mempelajari data telemetri yang diterima pada stasiun bumi.

1. Satelit

Satelit adalah suatu benda yang mengorbit pada benda lain dengan periode revolusi dan rotasi tertentu. Satelit dapat dibedakan berdasarkan bentuk dan kegunaannya seperti satelit cuaca, satelit komunikasi, satelit iptek dan satelit militer. Satelit juga merupakan alat elektronik yang mengorbit pada bumi dan mampu bertahan sendiri pada lintasannya. Satelit juga berfungsi sebagai

repeater yang berfungsi untuk menerima sinyal gelombang microwave dari stasiun bumi dengan frekuensi ditranslasikan dan diperkuat untuk dipancarkan kembali ke arah bumi sesuai dengan

coverage-nya. Untuk dapat beroperasi, satelit diluncurkan ke orbitnya dengan menggunakan kendaraan wahana peluncur yaitu roket. Sedangkan posisi satelit pada orbitnya dapat dibedakan, antara lain, orbit LEO (Low Earth Orbit) dengan ketinggian orbit 300-1500 km diatas permukaan bumi, orbit menengah dengan ketinggian 1500-30000 km, orbit geosinkronous dengan ketinggian sekitar 36.000 km diatas permukaan bumi, orbit geostasioner dengan ketinggian 35790 km diatas permukaan bumi, dan orbit tinggi diatas 36.000 km. Satelit mikro merupakan satelit dengan orbit rendah (LEO). Seluruh pergerakan satelit dipantau dari bumi atau yang lebih dikenal dengan stasiun pengendali. Cara kerja dari satelit yaitu dengan cara uplink dan downlink. Uplink yaitu transmisi yang dikirim dari bumi ke satelit, sedangkan downlink yaitu transmisi dari satelit ke stasiun bumi , seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.

2. Sistem telemetri satelit

(2)

Gambar 1. Skema uplink dan downlink satelit

3. Latch up

Latch up merupakan suatu keadaan dimana terjadinya kebocoran mekanik dari komponen

satelit yang disebabkan oleh radiasi energi tinggi yang berlebih. Radiasi tinggi sangat dipengaruhi oleh lingkungan antariksa yang ekstrim dengan karakteristik sebagai berikut: pertama radiasi kumulatif yang tinggi terhadap umur (lifetime) dari peralatan, dalam hal ini komponen satelit, selain itu juga tergantung pada jenis orbit dan kemampuan komponen satelit dalam menahan tingkat radiasi hingga 100krad. Kedua, tidak adanya konveksi yang menyebabkan sejumlah panas yang berkurang dibuang oleh komponen pada satelit, dan ketiga tergantung pada kehandalan jenis komponen satelit yang digunakan. Jadi pencegahan latch up pada satelit sangat penting dengan memperhatikan performa jenis komponen yang digunakan.

Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan mempelajari literatur atau referensi yang ada di buku, internet dan media penelitian lainnya, khususnya tentang hubungan kesehatan dan tracking satelit.

Hasil dan Pembahasan

(3)

Gambar 2. Template untuk analisis data telemetri

Adapun penggunaan template adalah sebagai berikut, pertama buka log file dengan menggunakan wordpad, salin system time dan date and time pada log file ke kolom system time dan

comp. time template. Kedua, hasil starting time dari template di salin ke sheet input, kemudian

import file tele .txt ke template input, sehingga akan menghasilkan data telemetri lengkap dengan urutan systemtime yang teratur seperti yang diperlihatkan pada Gambar. 3.

Gambar 3. Hasil analisis data telemetri menggunakan template

Analisis data telemetri dengan menggunakan template berfungsi untuk mengetahui besaran temperatur sisi satelit seperti temperature PCDH, Baterai dan Middle Plate, temperatur sisi +X/-X, +Z/-Z, -Y dan S-Band dan besaran arus satelit (main power bus). Sedangkan untuk menganalisis tegangan dan arus panel surya dilakukan dengan melihat secara langsung data telemetri real time

(4)

Gambar 4. Data telemetri real time

Hasil analisis latch up pada satelit mikro dapat dilihat dari data log file-nya dan dikategorikan menjadi tiga jenis latch up, yaitu:

1. Latch up PCDH

Jenis latch up ini terjadi pada kondisi normal, dimana semua switch register dalam keadaan off (mati). Namun konsumsi arus satelit melebihi batasan normal 160 – 191mA, dengan perbedaan temperatur antara PCDH dan Middle Plate lebih dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada Gambar. 5.

## LAPAN SERVER

########################################################## 2010/03/01 02:24:56 PCDH high level command

[0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE]

PCU Telemetry

Switch Register : 00000000 00000000 00000000 00000000 Status Fuse/TTC : 00000000 00000011

System Time : 809216s = 9d 8h 46min 56sec

Solar Panel +X : 15.2V 14mA Solar Panel -X : 15.3V 158mA Solar Panel -Y : 15.3V 405mA Solar Panel -Z : 15.4V 790mA Sun Sensor +Y : 9mA Sun Sensor +Z : 36mA

Rotations -Z to Sun: Ang.X= -27deg Ang.Y= 11deg

Main Power Bus : 14.91V 180mA

Voltage 29V/12V/-5V : 27.89V 0.02V -4.95V Current TTC1/TTC2 : 64mA 62mA

Current Gyros/Wheels : 14mA 44mA Current Coils/STS : 5mA 12mA Current Stepper+Cam/S-Band: 20mA 22mA

Temp PCDH CPU/Housing/DCDC: 6deg 6deg 12deg Temp Battery/Middle Plate : 9.4deg 4.5deg

Temp +X/-X : 2.6deg 10.4deg Temp +Y/-Y : 1.1deg 7.9deg Temp +Z/-Z : 7.4deg 3.5deg Temp S-Band : 7.0deg

(5)

Gambar 5. Data latch up PCDH

2. Latch up STS saat star sensor dihidupkan

Jenis latch up ini terjadi dengan kondisi switch register A dan Fuse dihidupkan, dimana besaran arus satelit melebihi 361 mA, dan arus star sensor melebihi 170 mA dengan perbedaan temperatur PCDH dan middle plate kurang dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6.

##LAPANSERVER######################################### 2010/02/02 11:57:54 PCDH high level command: Radio Acknowledge OK [0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE]

PCU Telemetry

Solar Panel +X : 1.4V 12mA Solar Panel -X : 0.4V 12mA Solar Panel -Y : 0.4V 12mA Solar Panel -Z : 0.4V 14mA Sun Sensor +Y : -0mA Sun Sensor +Z : -0mA

Rotations -Z to Sun: Ang.X= -44deg Ang.Y= 44deg

(6)

Pada latch up jenis ini terjadi dengan kondisi switch register A dan Fuse dihidupkan, dimana besaran arus satelit melebihi 361 mA, dan arus star sensor melebihi 170 mA dengan perbedaan temperatur PCDH dan middle plate lebih dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 7.

Gambar 6. Data latch up STS ## LAPAN SERVER

########################################################## 2010/06/17 02:49:49 PCDH high level command

PCU Telemetry

Solar Panel +X : 14.6V 389mA Solar Panel -X : 14.5V 194mA Solar Panel -Y : 14.4V 41mA Solar Panel -Z : 14.5V 182mA Sun Sensor +Y : 215mA Sun Sensor +Z : 185mA

Rotations -Z to Sun: Ang.X= 131deg Ang.Y=-145deg

Temp +X/-X : 4.0deg 3.5deg Temp +Y/-Y : 18.7deg -0.9deg Temp +Z/-Z : 6.0deg 3.5deg

Temp S-Band : 3.5deg

(7)

Gambar 7. Data latch up PCDH dan STS

Dari ketiga jenis latch up ini, dapat dikatakan bahwa pada umumnya latch up terjadi jika konsumsi arus pada satelit melebihi batasan arus normal, yaitu diatas 361 mA jika sebagian sub sistem dihidupkan seperti star sensor dilihat dari kondisi switch register dan diatas 191 mA saat seluruh kondisi switch register mati (off).

4. Solar panel

Analisis dari solar panel (panel surya) dilakukan pada 4 sisi panel yang terdiri dari 34 cell

sebagai sumber energi yang menyuplai ke baterai dalam sub sistem satelit, keempat sisi tersebut yaitu sisi sumbu +X, -X, -Y dan –Z. Hasil analisis dari solar panel dilakukan dengan mengamati

## LAPAN SERVER

########################################################## 2010/08/11 13:49:17 PCDH high level command: Radio Acknowledge OK

PCU Telemetry

Solar Panel +X : 0.3V 12mA Solar Panel -X : 0.3V 11mA Solar Panel -Y : 0.3V 12mA Solar Panel -Z : 0.3V 14mA Sun Sensor +Y : -0mA Sun Sensor +Z : -0mA

Rotations -Z to Sun: Ang.X= -42deg Ang.Y= -40deg

(8)

sebagai berikut:

Gambar 8. Grafik karakteristik pada salah satu panel surya

Dari grafik dapat dilihat bahwa dalam satu siklus gelombang, tegangan mengalami kenaikan seiring dengan naiknya arus satelit (main power bus). Hal ini terjadi ketika arus satelit mencapai nilai maksimum sampai sekitar 2000-an mA dan ini terjadi saat semua switch register dihidupkan untuk mem-power down device ketika terjadi latch up.

Kesimpulan

Kesehatan dan kinerja satelit harus terus menerus dilakukan agar satelit dapat beroperasi sesuai dengan life time-nya dan latch up harus secara cermat diperhatikan dan jika latch up terjadi, maka tugas operator satelit agar mengambil tindakan pencegahan sehingga latch up tidak berlangsung lama karena energi yang berlebih akibat latch up akan merusak komponen elektronik dan mengganggu subsistem lain. Dengan mempelajari data telemetri kita dapat memantau kesehatan satelit dan menganalisis karakteristik kinerja satelit.

Daftar pustaka

http://berita-iptek.blogspot.com/2008/05/cara-kerja-satelit.html diakses 11 Februari 2011.

http://id.wikipedia.org/wiki/Satelit diakses 11 Februari 2011.

Ikhsan, M.Y., Herawan, A., 2011, Rancang Bangun Basis Data Telemetri untuk Kemudahan Analisa Kesehatan Satelit, Satelit untuk Mitigasi Bencana, Pemanfaatan Maritim dan Ketahanan Pangan, Adriati P.S dan Sanusi T editors, IPB Press Publisher, 61-68.

John Wiley and Sons, Inc, Wiley Publisher Since 1807, Satellite Communication Systems, 477.

Nayla Najati, 2009, Single Event Latch-up pada Satelit Mikro Lapan-Tubsat, Penguasaan Teknologi Satelit Menuju Kemandirian Pemanfaatan Antariksa, Taruli E.N et al editors., Massma Sikumbang Publisher, 152-159.

Rahman, A., Mukhayadi, M., 2009, Aktivasi Operasi Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT,

Penguasaan Teknologi Satelit Menuju Kemandirian Pemanfaatan Antariksa, Taruli E.N et al editors., Massma Sikumbang Publisher, 216-223.